曲線運(yùn)動(dòng)教案

1、曲線運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)湖北省沙市中學(xué) 彭博1、 教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與能力：知道什么是曲線運(yùn)動(dòng)，理解曲線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，瞬時(shí)速度的方向掌握物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件，并用牛頓第二定律分析，速度與合外力方向與曲線彎曲情況之間的關(guān)系。過程與方法：體驗(yàn)直線運(yùn)動(dòng)與曲線運(yùn)動(dòng)的區(qū)別，通過觀察演示和探究實(shí)驗(yàn)，熟悉科學(xué)探究的一般方法。情感態(tài)度價(jià)值觀：領(lǐng)會(huì)曲線運(yùn)動(dòng)奇妙與和諧，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的好奇心和求知欲。2、 學(xué)情分析學(xué)生通過必修一的學(xué)習(xí)，已經(jīng)初步掌握了如何描述直線運(yùn)動(dòng)以及將直線運(yùn)動(dòng)與物體受力條件結(jié)合起來，但是生活中更常見的是曲線運(yùn)動(dòng)，因此有必要在直線運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，沿著一般研究思路繼續(xù)探究曲線運(yùn)動(dòng)。3、 重難點(diǎn)重點(diǎn)：物體做曲線運(yùn)動(dòng)方

2、向的判斷和物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件難點(diǎn)：對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的理解，合外力方向與曲線彎曲的關(guān)系4、 內(nèi)容設(shè)置和方案本節(jié)課通過分析生活中常見的相關(guān)物理現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)，將物理概念和生活實(shí)際結(jié)合起來，促進(jìn)學(xué)生對(duì)各種情況下物體做曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向和做曲線運(yùn)動(dòng)的條件的理解。5、 教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)師生活動(dòng)新課導(dǎo)入利用籃球挑戰(zhàn)賽引入，讓學(xué)生產(chǎn)生好奇，激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)新課的興趣。情景創(chuàng)設(shè)：我們先來進(jìn)行一場(chǎng)籃球挑戰(zhàn)賽，挑戰(zhàn)規(guī)則：請(qǐng)?jiān)谝环昼娭畠?nèi)，通過三種或三種以上的方式讓籃球做直線運(yùn)動(dòng)，即挑戰(zhàn)成功。學(xué)生活動(dòng)：豎直向上拋籃球，靜止釋放籃球，豎直向下拋籃球教師引導(dǎo)：還有沒有別的方式呢？比如用傳球的方式？挑戰(zhàn)者挑戰(zhàn)成功了嗎？希望同學(xué)們

3、通過今天的學(xué)習(xí)有一個(gè)更準(zhǔn)確的判斷。新課教學(xué)曲線運(yùn)動(dòng)定義教師引導(dǎo)：同學(xué)們?cè)诨@球比賽中，看到的籃球做直線運(yùn)動(dòng)的情況多嗎？籃球大多數(shù)情況下在做什么運(yùn)動(dòng)？學(xué)生：曲線運(yùn)動(dòng)。拋物線小結(jié)：我們就把這樣一種運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線的運(yùn)動(dòng)，稱之為曲線運(yùn)動(dòng)。今天，我們就來研究曲線運(yùn)動(dòng)。曲線運(yùn)動(dòng)位移教師引導(dǎo)：我們?cè)谘芯壳€運(yùn)動(dòng)之前，先來回顧一下研究直線運(yùn)動(dòng)的一般思路。研究一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)首先要建立坐標(biāo)系，在坐標(biāo)系中確定物體的位置。位置的變化即位移，位置變化的快慢即速度，因此通過位移和速度就可以描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)。如果速度的變化量不為0，物體就會(huì)有加速度，產(chǎn)生加速度的原因是力。今天我們就將沿著這條線索來描述曲線運(yùn)動(dòng)。在直線運(yùn)動(dòng)中

4、，我們建立的是什么坐標(biāo)系？直線坐標(biāo)系。曲線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線，無法用一條直線來描述物體的運(yùn)動(dòng)，這時(shí)需要建立兩條相互垂直的直線構(gòu)成平面直角坐標(biāo)系，在平面直角坐標(biāo)系中確定物體在某時(shí)刻的位置，可用坐標(biāo)表示。連接初位置與末位置可作一有向線段，這條線段就代表物體的位移。從初位置指向末位置的軌跡的長(zhǎng)度就是路程。曲線運(yùn)動(dòng)性質(zhì)教師引導(dǎo)：好，我們?cè)賮硐胂?，我們已?jīng)學(xué)過哪些直線運(yùn)動(dòng)呢？學(xué)生：勻速直線，勻變速直線，非勻變速直線。教師歸納：大致可以分為勻速和變速。那么，曲線運(yùn)動(dòng)是什么運(yùn)動(dòng)呢？為什么？學(xué)生：變速運(yùn)動(dòng)。因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)方向在不斷地改變，速度的方向就在變化。教師：我們可以想象同學(xué)們跑操時(shí)以恒定不變的速率圍著操場(chǎng)運(yùn)

5、動(dòng)，這時(shí)，速度的大小沒有發(fā)生變化，但是速度的方向是不是一定變了？曲線運(yùn)動(dòng)速度教師：現(xiàn)在我們就來研究一下做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的速度方向。1、舉例：下雨天，我們旋轉(zhuǎn)帶有雨滴的雨傘，會(huì)發(fā)現(xiàn)雨傘邊緣的水滴會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)？為了直觀地去觀察這樣一種運(yùn)動(dòng)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)與之類似的實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)看視頻。（在旋轉(zhuǎn)的小陀螺邊緣滴上墨滴，觀察飛出的墨滴在紙上留下的痕跡）提問：為什么我們可以認(rèn)為墨滴飛出去后的直線方向就是墨滴在脫離邊緣時(shí)做圓周運(yùn)動(dòng)的速度方向呢？學(xué)生：由于慣性，物體將保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。教師總結(jié)：現(xiàn)在，我們可以得到：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體在某一點(diǎn)的速度方向沿該點(diǎn)的切線方向。猜想：做一般曲線運(yùn)動(dòng)的物體的速度方向也是沿該點(diǎn)的切

6、線方向嗎？2、冬季有一項(xiàng)運(yùn)動(dòng)是滑冰，這是滑冰運(yùn)動(dòng)員的軌跡，我們?cè)鯓又阑\(yùn)動(dòng)員在a、b兩點(diǎn)的速度方向呢，聯(lián)系前面的例子，讓運(yùn)動(dòng)員摔倒在冰面上，由于冰面光滑，阻力很小，由于慣性，將繼續(xù)保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)滑出的方向就是摔倒這一點(diǎn)的速度方向。不過，這樣做是不是有點(diǎn)殘忍？我們可以用實(shí)驗(yàn)?zāi)M。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：設(shè)計(jì)一個(gè)具有普遍意義的任意曲線軌道，通過拼接軌道探究小球在某一點(diǎn)的速度方向。歸納總結(jié)：我們現(xiàn)在就可以得出一般結(jié)論：做曲線運(yùn)動(dòng)的物體在某一點(diǎn)的速度方向沿著這一點(diǎn)的切線方向。理論分析：在曲線上我們過a、b兩點(diǎn)做一條直線，這條直線與曲線是相切的嗎？這條直線怎樣才能與曲線相切呢?我將b點(diǎn)不斷地靠近a點(diǎn)，當(dāng)

7、兩點(diǎn)重合的時(shí)候，直線是不是與曲線只有一個(gè)交點(diǎn)？于是，我們說這條直線就是曲線上過這一點(diǎn)的切線。從a指向b的有向線段代表這一過程的位移，位移的方向與平均速度方向相同，當(dāng)b點(diǎn)無限接近于a點(diǎn)時(shí)，這一過程的時(shí)間的變化量趨近于0，于是平均速度的方向就表示瞬時(shí)速度的方向，而此時(shí)速度的方向就是過a點(diǎn)的切線方向。曲線運(yùn)動(dòng)條件既然曲線運(yùn)動(dòng)是一個(gè)變速運(yùn)動(dòng)，什么原因會(huì)使速度發(fā)生變化呢？學(xué)生:力。猜想：假設(shè)一物體有一水平向右的初速度，我給它施加一個(gè)水平向右的合外力，這時(shí)物體做什么運(yùn)動(dòng)？學(xué)生：勻加速直線運(yùn)動(dòng)教師引導(dǎo)：怎樣使物體做曲線運(yùn)動(dòng)呢？學(xué)生：讓力與速度互成一個(gè)角度。教師：角度為180度可不可以？應(yīng)該怎樣表達(dá)？學(xué)生：合

8、外力方向與速度方向不在一條直線上時(shí)，物體就做曲線運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：接下來我們通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證我們的猜想是否成立。讓水豎直向下流出，水流呈一條直線，怎樣讓水流變成一條曲線呢？改變注射器的方向，讓水與豎直線夾一角度流出，此時(shí)，水流在空中劃過一道弧線。教師引導(dǎo)：好，同學(xué)們分析一下，水流出時(shí)的速度方向和合外力方向。它們?cè)诓辉谝粭l直線上呢?因此，水流做曲線運(yùn)動(dòng)提問：怎樣保持注射器的方向不變，讓水流呈一條直線呢？用吹風(fēng)機(jī)從側(cè)面吹，調(diào)整吹風(fēng)機(jī)的方向，使水流呈一條直線?，F(xiàn)在讓水豎直向下流出，可不可以讓水流變成曲線呢？學(xué)生：用吹風(fēng)機(jī)從側(cè)面吹。引導(dǎo)：請(qǐng)同學(xué)們?cè)賮矸治鲆幌拢藭r(shí)水流出時(shí)的速度方向和合外力方向。學(xué)生：

9、速度豎直向下，合外力斜向下。教師歸納總結(jié)：我們現(xiàn)在可以說，當(dāng)物體的速度方向和所受合外力方向不在一條直線上時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)。教師引導(dǎo)：現(xiàn)在我們回顧開場(chǎng)的那個(gè)游戲，可以通過傳球的方式實(shí)現(xiàn)籃球在空中做直線運(yùn)動(dòng)嗎？學(xué)生：不能，因?yàn)楹贤饬Ψ较蚝退俣确较虿辉谝粭l直線上。接下來我們來看一段視頻（滑冰）我們把滑冰運(yùn)動(dòng)員變向時(shí)的動(dòng)作叫做“單足蹬冰沿弧線滑行”，有沒有同學(xué)來幫我們分析一下這段運(yùn)動(dòng)過程。提問：如果運(yùn)動(dòng)員要向左轉(zhuǎn)彎，應(yīng)當(dāng)向哪個(gè)方向蹬地？向右呢？引導(dǎo)：我們可以猜想做曲線運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力的方向總指向曲線的凹側(cè)。既然合外力方向與速度方向不在一條直線上，我們就可以將合外力按作用效果沿速度方向和垂直速度方向進(jìn)行分解，沿速度方向的分力改變速度的大小，而垂直速度方向的分力改變速度的方向，如果合外力與速度夾一銳角，沿速度方向的分力與速度同向，做加速曲線運(yùn)動(dòng)，如果合外力與速度夾一鈍角，沿速度方向的分力與速度反向，做減速曲線運(yùn)動(dòng)。舉例：我國(guó)發(fā)射的嫦娥3號(hào)探月衛(wèi)星在環(huán)繞月球的軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)在需要變軌到橢圓軌道上，此時(shí)需要減速，現(xiàn)在，你是工程師，請(qǐng)你設(shè)計(jì)一種符合要求的方案。提示：可以通過助推器改變速度的大小。學(xué)生：通過助推器向前噴氣，給衛(wèi)星一向后的力，此時(shí)合外力方向與速度方向夾一銳角，衛(wèi)星做減速曲線運(yùn)動(dòng)，因此可變軌到橢圓軌道上。小結(jié)這一節(jié)課我們學(xué)習(xí)